JP6580982B2 - オフロードダンプトラック及び障害物判別装置 - Google Patents

Description

本発明はオフロードダンプトラック及び障害物判別装置に関する。

前方車両や障害物との衝突回避に関する従来技術として、特許文献１には、障害物検出装置で検出した物体が車両であるか否かを判断するために、「反射物体から複数の反射波を受信した場合に、最初に、それら複数の反射波を生じさせた反射物体が一体のものであるか判定する。この判定により一体の反射物体と判定されれば、その反射物体によって反射された反射波の強度の中での最大強度を基準強度と比較して車両か非車両かを判断する（要約抜粋）」車両用物体認識装置が開示されている。

特開２００４−１８４３３２号公報

鉱山などの舗装されていないオフロード路面は、舗装路面に比較して凹凸しているため、凹凸の路面を鉱山用ダンプトラックが走行すると車体が上下左右方向に大きく振動し、これに追従して車体に搭載されたミリ波レーダ等の障害物検出装置も上下左右方向に大きく振動する。そのため、前方車両に対してミリ波やレーザーが正対せずに斜め方向や横方向から照射され、前方車両に正対して検出する場合よりも反射強度が低くなることがある。一方、走行路面の凹凸からの反射強度が整地された路面よりも大きく検出されることがある。

一般的に、車両の反射強度は路面に比較して圧倒的に大きいため、反射強度に閾値を設けることで車両と路面との識別ができるが、舗装されていないオフロード路面では上記に述べた要因により車両と路面との反射強度が同等レベルになることがあり、単純に反射強度の大小で判断することができない。従って、特許文献１に開示された技術を舗装されていないオフロード路面で走行する車両に適用した場合、障害物が車両か非車両であるかの判断の確度が低下するという課題がある。

本発明の目的は、路面に凹凸がある舗装されていないオフロード路面において、非車両を車両として誤認識することを抑制する技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、進行方向前方に向けて電磁波を照射し、障害物候補からの反射波を受信し、反射波の強度、自車から前記障害物候補までの距離、及び自車に対する前記障害物候補の相対速度を検出する外界認識装置と、自車の走行速度を検出する速度センサと、前記障害物候補の中から障害物と非障害物とを分類し、障害物と分類された障害物候補を障害物として出力する障害物判別装置と、を備え、前記障害物判別装置は、前記障害物候補の相対速度及び前記自車の走行速度に基づいて、当該障害物候補が静止物か否かを判定し、移動体として判定された障害物候補は障害物として出力する走行状態判定部と、前記静止物として判別された障害物候補のうち、当該障害物候補が最初に検出された距離が車両と非車両とを区別するために設けられた距離閾値未満である場合は前記障害物候補を出力対象外と判定する距離フィルタ部と、前記障害物候補が最初に検出された距離が前記距離閾値以上である場合に、前記障害物候補の反射波の強度を示す反射強度情報に基づく統計情報を算出し、当該反射強度情報に基づく前記統計情報が車両と非車両とを区別するために設けられた反射強度閾値未満である場合は前記障害物候補を出力対象外と判定し、前記反射強度閾値以上の場合は当該障害物候補を障害物として出力する反射強度フィルタ部と、を含み、前記反射強度フィルタ部は、前記障害物候補からの反射波が検出されてから現時点までに検出された反射強度情報を用いて算出された累積統計情報が累積情報閾値以上で、且つ現時点から所定期間遡った時点までの所定時間内に検出された反射強度情報を用いて算出された移動統計情報が移動統計情報閾値以上の場合は当該障害物候補を障害物として出力する、ことを特徴とする。

本発明によれば、路面に凹凸がある舗装されていないオフロード路面において、非車両を車両として誤認識することを抑制する技術を提供することができる。前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

自律走行ダンプトラックシステムの概略図 ダンプトラックの概略を示す斜視図 ダンプトラックの走行駆動装置の概略を示すブロック図 自律走行ダンプトラックシステムを構成する管制サーバ及びダンプトラックの機能構成を示すブロック図 ダンプトラックのＴＴＣと速度と警報領域の関係を示す概略図 ミリ波レーダの検出データ例を示す図 障害物及び非障害物の分類処理の一例を示すフローチャート 車両、路面／路肩、及び路面の各反射強度と累積平均閾値との関係を示す図 障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャート 車両、路面／路肩、及び路面の各反射強度と累積平均閾値、移動平均値との関係を示す図 警報対象と非警報対象の分類処理の他例を示すフローチャート 障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャート 車両、路面／路肩、及び路面の各反射強度と、第一累積平均閾値、第二累積平均値、及び移動平均値との関係を示す図 障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャート 障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャート 障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャート

以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態では、オフロードダンプトラックとして鉱山内を自律走行する自律走行ダンプトラック（以下、「ダンプトラック」と略記する）を例に挙げて説明する。まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る自律走行ダンプトラックシステムの構成について説明する。図１は、自律走行ダンプトラックシステムの概略図である。図２は、ダンプトラックの概略を示す斜視図である。図３は、ダンプトラックの走行駆動装置の概略を示すブロック図である。図４は、自律走行ダンプトラックシステムを構成する管制サーバ及びダンプトラックの機能構成を示すブロック図である。

図１に示すように、鉱山には、例えばショベルβ等でダンプトラックに土砂等の積荷を積み込むための積込エリアＢと、積込エリアＢにて積み込まれた積荷を放土する放土エリアＣと、メンテナンス等の際にダンプトラックを駐機させる駐機エリアＤとが設けられている。これらの積込エリアＢ、放土エリアＣ、及び駐機エリアＤは、搬送エリアＡによりつながっている。そして、複数のダンプトラック１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅの各々は駐機エリアＤから搬送エリアＡに入り、積込エリアＢ及び放土エリアＣの間の搬送エリアＡを走行して積荷を搬送する。以下の説明において、ダンプトラック１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅを区別する必要がない場合には、ダンプトラック１と記載する。

鉱山には、各ダンプトラック１の交通管制を行う管制サーバ１０が設置されている。管制サーバ１０は、無線基地局１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを含む無線通信回線を介して各ダンプトラック１との間で所定の情報、例えば各ダンプトラック１の自車位置情報や各ダンプトラック１に対して搬送エリアＡ内の走行許可が付与された区間を示す搬送情報を送受信する。また、各ダンプトラック間で車車間通信を行って自車の位置情報を相互に送受信してもよい。

図２に示すように、ダンプトラック１は、車両本体１ａと、車両本体１ａの前側上方に設けられたキャビンである運転席１ｂと、車両本体１ａ上に起伏可能に設けられた荷台１ｃと、荷台１ｃを上下動させるホイストシリンダ（図示せず）と、車両本体１ａを走行可能に支持する左右の前輪１ｄおよび後輪１ｅとを備えている。

さらに、ダンプトラック１には、車両本体１ａの前面にミリ波レーダ２１やレーザレーダ２２が取り付けられている。ミリ波レーダ２１やレーザレーダ２２は、電磁波を照射し、反射波を受信して他のダンプトラック１等の前方車両などを検出する。従ってこれらは外界認識装置２（図４参照）に相当する。図２では外界認識装置２としてミリ波レーダ２１及びにレーザレーダ２２を搭載したセンサフュージョン形式を図示しているが、ミリ波レーダ２１単体、或いはレーザレーダ２２単体の構成でも良い。

ミリ波レーダ２１及びレーザレーダ２２は、照射した電磁波が障害物で反射され、その反射波を受信して外界の車両や障害物などの位置（自車からの距離と角度）、相対速度、反射強度情報を生成、出力する。以下、ミリ波レーダ２１で検出した場合に絞って話をすすめるが、レーザレーダ２２で検出した場合、或いはミリ波レーダ２１とレーザレーダ２２で検出した場合でも同様の結果が得られる。

図３に示すように、ダンプトラック１は、走行駆動装置３及び車両制御装置４を備えている。走行駆動装置３は、エンジン３ａと、エンジン３ａにて駆動される発電機３ｂと、発電機３ｂにて発電された電力が供給される電力制御装置３ｃと、後輪１ｅを駆動するための走行モータ３ｄとを有している。走行モータ３ｄへの供給電力は、電力制御装置３ｃにて制御される。電力制御装置３ｃは車両制御装置４に接続され、車両制御装置４にて制御される。車両制御装置４は、電力制御装置３ｃを介して、車両本体１ａを操舵するための操舵装置のステアリングモータ３ｅや、車両本体１ａを制動させるための制動装置であるブレーキ装置３ｆ等の駆動も制御する。

図４に示すように、車両本体１ａは、外界認識装置２、走行駆動装置３、車両制御装置４、障害物判別装置５、及び車載センサ６を搭載する。車両制御装置４は、衝突判定部４１、積載重量検出部４２、自己位置推定部４３、車載ナビ４４、通信部４５、及び地図情報記憶部４６を含む。本実施形態では、車両制御装置４と障害物判別装置５とを別体に構成した例を示すが、これらを一体に構成してもよい。

車載センサ６は、ダンプトラック１の自車の位置を検出する位置検出装置としてのＧＰＳ装置６１、車両本体１ａの加速度や傾きを検出するためのＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）装置６２、ひずみ量センサ６３、車輪と車両本体１ａとを連結するサスペンションのストローク長を検出するサスペンションセンサ６４、及びダンプトラック１の走行速度を検出する速度センサ６５を含む。速度センサ６５は、従動輪として機能する前輪１ｄの回転数を検出し、その回転数からダンプトラック１の速度を検出する車輪回転数センサにより構成してもよい。

ミリ波レーダ２１が反射波を受信した場合には、ダンプトラック１が衝突回避行動を行う必要がある場合（例えば前方車両を検出した場合）と、路面の凹凸からの反射波を受信し衝突回避行動が不要な場合と、が含まれる。そこで、本実施形態では、ミリ波レーダ２１からの出力結果は「障害物候補」と称し、このうち衝突回避行動が必要なものを「障害物」、衝突回避行動が不要なものを「非障害物」と称する。障害物判別装置５は、障害物候補を障害物と非障害物とに判別する処理を実行する。

そのために、障害物判別装置５は、走行状態判定部５１、距離フィルタ部５２，及び反射強度フィルタ部５３を含む。

走行状態判定部５１には、速度センサ６５から自車の走行速度情報が入力される。更にミリ波レーダ２１が受信した障害物候補の検出結果が入力される。そして、走行状態判定部５１は、自車の走行速度及び障害物候補の相対速度を基に、障害物候補の走行速度を算出し、走行速度に閾値を設けることで静止物と走行車両を判別する。走行状態判定部５１は、走行車両を障害物として出力し、静止物と判別した障害物候補の情報は、距離フィルタ部５２に出力する。

距離フィルタ部５２は、走行状態判定部５１で静止物と判定された障害物候補の中から、路面等の衝突の危険のない非障害物を排除するために、一定距離以下で初めて検出された静止物を非障害物と判別する。ここでいう「一定距離」とは、車両と非車両（例えば路面や路肩）とを区別するために設けられた距離閾値である。車両は非車両よりも反射強度が強いので、より遠方から検出され始める。この特性に基づいて、最初に検出され始めた距離に車両と非車両とを区別するための距離閾値を設定することができる。

最後に、反射強度フィルタ部５３は、障害物の反射強度の統計情報を算出し、算出した反射強度の統計情報から車両と非車両を区別し、非車両である障害物を非障害物として排除する。

障害物判別装置５は、障害物と判別した障害物候補に関する情報、特に自車との相対距離情報を衝突判定部４１に出力する。これにより、外界認識装置２が検出した障害物候補から非障害物を排除して、障害物に関する情報を衝突判定部４１に出力することができ、無用な停止動作や制動動作を抑制することができる。

車両制御装置４の積載重量検出部４２は、前輪１ｄのサスペンション（不図示）や後輪１ｅのサスペンション（不図示）に設けられたサスペンションセンサ６４にて検出されたストローク長、或いは、車両本体１ａの所定箇所に設けられたロードセルなどのひずみ量センサ６３にて検出されたひずみ量に基づき、例えばストローク長やひずみ量に対応させた積載重量を規定した積載重量テーブルを予め備えておき、荷台１ｃに積まれた積荷の積載重量を算出し、この算出した積載重量に応じた積載重量情報を衝突判定部４１に出力する。

衝突判定部４１は、積載重量検出部４２から出力される積載重量情報に基づき、ダンプトラック１の停車距離を補正し、衝突判定に反映する。

自己位置推定部４３は、ＧＰＳ装置６１、ＩＭＵ装置６２で検出された検出情報及び速度センサ６５が車輪回転数センサにより構成される場合は、車輪回転数センサからの車輪回転数、及び走行駆動装置３からの車両情報が入力され、これらの情報に基づいて、車両本体１ａの搬送エリアＡにおける検出時の自己位置を演算する。自己位置推定部４３は、演算した自車位置と、地図情報記憶部４６に記憶されたダンプトラック１が走行する鉱山に関する地図情報とを対比して、検出時の自車位置を推定する。上記地図情報には、鉱山上のダンプトラック１が走行する搬送エリアＡ上の各箇所の傾斜角度に関する傾斜角情報も含まれている。

衝突判定部４１は、自車走行車線上に位置する障害物との衝突予測時間ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）及び自車の走行速度に基づいて衝突判定処理を行い、段階に応じて走行駆動装置３での自動速度制御や自動操舵制御を実施する。

まず衝突判定部４１は、障害物判別装置５で検出された前方障害物の位置、速度、及び反射強度などの障害物情報と、走行駆動装置３及び車載センサ６から取得した走行速度、ヨー方向加速度、ステアリング操舵角度及びブレーキ操作量などの車両情報と、自己位置推定部４３からの自車の位置情報とを基に、検出した障害物が自車の走行範囲内に存在するかを判断する。そして障害物が自車の走行した場合には衝突予測時間ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を算出する。ここで、ＴＴＣは、下式（１）により求められる。
ＴＴＣ＝障害物までの距離／障害物との相対速度・・・（１）

なお、ダンプトラック１が所謂有人ダンプトラックの場合には、自己位置推定部４３を備えていないことがあり、その場合には走行駆動装置３及び車載センサ６から走行速度、ヨー方向加速度、ステアリング操舵角及びブレーキ操作量などの車両情報のみから自車の走行範囲を推定し、検出した障害物が自車の走行範囲内に存在するかを判断する。

次に衝突判定部４１は、例えば図５に示すダンプトラック１のＴＴＣマップとの比較から障害物と自車とが衝突するかを判定する。図５は、ダンプトラックのＴＴＣと速度と警報領域の関係を示す概略図である。ＴＴＣマップでは、速度とＴＴＣとの関係から、線分７１，７２，７３により、安全領域、準安全領域、第一警報領域及び第二警報領域に分けられている。安全領域及び準安全領域は通常のブレーキ操作で接触を回避可能な安全ブレーキ領域である。第一警報領域は電気ブレーキ或いはリタードブレーキを用いた急ブレーキを要する急ブレーキ領域である。第二警報領域は電気ブレーキ或いはリタードブレーキとメカブレーキとを併用した緊急ブレーキが必要な緊急ブレーキ領域である。

衝突判定部４１は、自車走行車線上に位置する障害物との衝突予測時間ＴＴＣ、及び自車の速度に基づいて衝突判定処理を行い、各警報領域に応じてダンプトラック１の車速を電気ブレーキ或いはリタードブレーキやメカ式ブレーキで制動をかけるための駆動制御情報や、ダンプトラック１の操舵角度を変更させるための駆動制御信号をステアリングモータに出力し、障害物との衝突を回避する。

車両制御装置４に警報発生部８０を更に備え、回避動作を行う必要があるという衝突判定結果が得られた場合には、衝突判定部４１は警報発生部８０にその判定結果を出力するように構成してもよい。そして警報発生部４０は、上記判定結果を受けると、回避動作を行う必要が発生したことを示す衝突判定情報を生成し、通信部４５を介して管制サーバ１０に送信してもよい。管制サーバ１０は衝突判定情報を受信すると、その情報を交通管制処理において衝突回避のために用いてもよい。なお、管制サーバ１０に対して衝突判定情報を送信しない場合には警報発生部８０を備えなくてもよい。

また、ダンプトラック１が、ドライバの運転操作により走行する、所謂有人ダンプトラックの場合には、警報発生部８０はアラーム、音声、また運転席に設けられた画面表示装置（不図示）での警報表示を用いて、ドライバに対して衝突危険性を知らせるための警報を発報させる装置として構成してもよい。

通信部４５は、管制サーバ１０に対して自車の位置情報を送信し、管制サーバ１０から自律走行制御処理において配車管理や交通管制に関する搬送情報を受信する。

また、車両制御装置４は、通信部４５を介して、障害物判別装置５が非障害物を判断した障害物候補の位置情報や、障害物と判断した障害物の位置情報も管制サーバ１０に対して送信してもよい。管制サーバ１０（例えば後述する交通管制部１５）は、受信した非障害物や障害物の位置情報を記録し、交通管制を行う際に参照したり、他車両に送信してもよい。

更に通信部４５は、非障害物や障害物の位置情報、また自車の位置情報を、他車両に直接送信する、所謂車車間通信を行う構成を付加されてもよい。

管制サーバ１０は、各ダンプトラック１とデータの送受信を行う通信部１１と、各ダンプトラック１が走行する搬送エリアＡ等の鉱山の地図情報が予め記憶された記憶部１２と、記憶部１２に記憶させた地図情報に基づき各ダンプトラック１に対して走行許可区間を設定し運行を管理する運行管理部１３と、ダンプトラック１の目的地を設定し走行経路を決定するなどの配車管理処理を行う配車管理部１４と、鉱山を走行するすべての車両の交通を管制する交通管制部１５とを備えている。

運行管理部１３には、通信部１１、記憶部１２、配車管理部１４及び交通管制部１５がそれぞれ接続されている。運行管理部１３は、記憶部１２に記憶させた地図情報と、配車管理部１４から出力される配車管理情報と、交通管制部１５から出力される交通管制情報とに基づき、予め定めた運行パターン等と対比して、各ダンプトラック１等の運行管理データを作成する。運行管理データには、例えば各ダンプトラック１の目的地、走行経路、走行経路において各ダンプトラック１に走行許可を付与した区間を示す走行許可区間が含まれる。運行管理部１３は、この運行管理データに基づいて、各ダンプトラック１が自律走行する際に参照するデータを含む搬送情報を生成する。

そして通信部１１は、各ダンプトラック１に対して搬送情報が無線送信する。各ダンプトラック１は、車載ナビ４４が地図情報記憶部４６の地図情報を参照しつつ、搬送情報にそって自律走行をするために必要な駆動制御情報を生成し、走行駆動装置３（特に電力制御装置３ｃ）に出力する。このようにして、各ダンプトラック１が、管制サーバ１０に指示に従って自律走行する。

管制サーバ１０、車両制御装置４、及び障害物判別装置５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算・制御装置の他、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、また、ＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含むハードウェアにより構成される。そしてこれらのハードウェアが管制サーバ１０、車両制御装置４、及び障害物判別装置５で行われる処理を規定したソフトウェアを実行することにより、管制サーバ１０、車両制御装置４、及び障害物判別装置５の機能が実現する。

なお、ドライバが運転する有人ダンプトラックの場合には、車載センサ６と走行駆動装置３からの情報で求まる自己位置や、ダンプトラック１が走行する鉱山に関する地図情報が予め記憶された車載ナビ４４に記憶させた地図情報などが備わっていない場合があるが、衝突判定部４１は、ヨーレートセンサや前輪の操舵角度などから自車の進行方向を推定して障害物との衝突を判定してもよい。

ダンプトラック１Ａはミリ波レーダ２１で進行方向、本実施形態では前方の障害物候補を検出しながら走行する。図６にミリ波レーダ２１の検出データ例を示す。

図６に示すように、ミリ波レーダ２１からの検出データは、検出した各障害物を固有に識別するための識別情報（例えば図６におけるＩＤ＝１、ＩＤ＝２）毎に、障害物候補から反射波を受信した時刻、そのときの自車からの距離、反射波を受信した角度、反射波の受信強度（反射強度）が対応付けられている。

車両は比較的反射強度が高いので、車両が遠い位置にあっても車両からの反射波を受信することで、車両が検出される。一方、非車両（路面）は比較的反射強度が低いので、自車に近い位置の路面が検出される傾向がある。図７の例では、ＩＤ＝１は、自車との相対距離が４５ｍ地点から検出され始め、反射強度もそれほど高くない。一方ＩＤ＝２は、自車との相対距離が８０ｍ地点から検出され始め、反射強度も比較的高い。よって、ＩＤ＝１を付された障害物候補は非車両（路面）である可能性が高く、ＩＤ＝２を付された障害物候補は車両であることが推定される。

上記反射波の特性に基づいて、ミリ波レーダ２１が出力した障害物候補に、車両、非車両（例えば路面）が含まれている場合に、非車両（路面）を非障害物として障害物から除外する点が、本実施形態の特徴の一つである。

以下、図７乃至図８を参照して非車両である路面を非障害物とする方法の一例について説明する。図７は、障害物及び非障害物の分類処理の一例を示すフローチャートである。図８は、車両、路面／路肩、及び路面の各反射強度と累積平均閾値との関係を示す図である。

ダンプトラック１は、走行中にミリ波レーダ２１を用いて進行方向前方の障害物の検出処理を行う。走行状態判定部５１は、速度センサ６５から取得した自社領の走行速度、及びミリ波レーダ２１から取得した障害物候補の相対速度を基に、障害物の走行速度Ｖｏｂを算出する（Ｓ７０１）。

走行状態判定部５１は、障害物の走行速度Ｖｏｂが、移動物（例えば走行車両）と静止物とを分類するために予め定められた速度閾値Ｖｏｂ＿ｔｈ以下であるかを判定し、否定であれば（Ｓ７０２／ＮＯ）、障害物を移動物（走行車両）に分類して、以後の処理を実施する（Ｓ７０３）。肯定であれば（Ｓ７０２／ＹＥＳ）、静止物に分類して以後の処理を実施する（Ｓ７０４）。

距離フィルタ部５２は、静止物に分類された障害物が最初に検出された距離Ｌｆｉを取得する（Ｓ７０５）。距離Ｌｆｉは、例えば図６のＩＤ＝１では、ＩＤ＝１が最初に検出された距離４５ｍに相当する。

距離フィルタ部５２は、距離Ｌｆｉが、車両と非車両（路面）と分類するために予め定められた距離値Ｌｆｉ＿ｔｈ以上であるかを判定し、否定であれば（Ｓ７０６／ＮＯ）、障害物候補を非障害物に分類する（Ｓ７０７）。肯定であれば（Ｓ７０６／ＹＥＳ）、反射強度フィルタ部５３が障害物候補の反射強度情報に基づいた統計情報を算出する（Ｓ７０８）。図７の例では、統計情報として反射強度の累積平均値ＲＩａｖｅを算出する。

ここでいう累積平均値とは、障害物が検出されてから直近までの間の反射強度の平均値である。例えば、図６のＩＤ＝２が付けられた障害物の反射強度の累積平均値は、下式（２）より求められる
（１０＋１１＋１０＋１２＋１４＋１３＋１０＋１１）／８≒１１．４・・・（２）

反射強度フィルタ部５３は、障害物の反射強度の累積平均値を算出し、反射強度の累積平均値が、車両と非障害物の障害物とを分類するために設定した第一累積平均閾値ＲＩａｖｅ＿ｔｈ１未満であれば（Ｓ７０９／ＮＯ）、障害物候補を非障害物に分類する（Ｓ７１０）。第一累積平均閾値ＲＩａｖｅ＿ｔｈ１以上であれば（Ｓ７０９／ＹＥＳ）、障害物候補を障害物に分類する（Ｓ７１１）。

図８に示すように、第一累積平均閾値を車両のように反射強度が強いものと、路面などの反射強度が低いものとが分類できる値に設定することで、各障害物候補の反射強度の累積平均値及び第一累積平均閾値の比較に基づいて、両者が分類できる。

また上記図７の例では、距離フィルタ部５２が移動物（例えば走行車両）を障害物としてふるいにかけ、障害物候補数を減らしてから反射強度フィルタ部５３による処理を実行することで、反射強度フィルタ部５３で処理するデータ数を削減することができる。反射強度フィルタ部５３は、過去のデータ等に基づく統計情報を扱うので処理負荷が比較的重い。そのため、反射強度フィルタ部５３の処理対象となる障害物候補数を減らすことで処理負荷を軽減することができる。

反射強度の統計情報は、平均値に限らず、分散値を用いることもできる。その理由は、一般に、車両は路面や路肩に比べて形状が複雑なので、反射強度のバラつきが路面や路肩に比べて大きいという特性があるからである。このことは、図８において、車両の反射強度を示すグラフは振れ幅が大きいのに対し、非路面や路肩の反射強度を示すグラフはほぼ一定（平坦）に示されていることにも表れている。

そこで、反射強度フィルタ部５３は、統計情報として反射強度の分散値を用い、障害物又は非障害物に分類してもよい。図９を参照して、累積分散値を用いた障害物と非障害物との分類処理につい説明する。図９は、障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャートである。図９の例では、反射強度の累積平均値及び累積分散値を併用する。

図９の分類処理では、図７の処理と同様、ステップ７０１〜ステップ７０７の処理を行い、障害物候補から移動物と路面とをふるいにかける。ステップ７０１〜ステップ７０７についての重複説明は、図９及び後述する他の障害物及び非障害物の分類処理についても省略する。

反射強度フィルタ部５３は、反射強度情報に基づいた統計情報として、ミリ波レーダ２１で検出した障害物の反射強度の累積平均値と累積分散値ＲＩｓｔｄを算出する（Ｓ９０１）。そして、反射強度の累積平均値が累積平均閾値以上（Ｓ９０２／ＹＥＳ）、かつ反射強度の累積分散値が累積分散閾値ＲＩｓｔｄ＿ｔｈ以上であれば（Ｓ９０３／ＹＥＳ）、車両などの障害物に分類し（Ｓ９０５）、それ以外は（Ｓ９０２／ＮＯ、Ｓ９０３／ＮＯ）、路面などの非障害物に分類する（Ｓ９０３、Ｓ９０４）。反射強度の累積平均値と累積平均閾値との比較処理（Ｓ９０２）、及び反射強度の累積分散値と累積分散閾値との比較処理（Ｓ１１０２）の実行順序は逆でもよい。

上記の例では、反射強度が第一累積平均閾値以上、かつ累積分散閾値値以上の障害物候補のみを障害物に分類する。よって、反射強度が比較的大きい非障害物、例えば路肩の反射強度の累積平均値が第一累積平均値以上であっても、累積分散値が車両と路肩とでは異なる特性を利用して、路肩が障害物として分類されることを抑制できる。

次に図１０及び図１１を参照して障害物と非障害物との分類処理の他例について説明する。図１０は、車両、路面／路肩、及び路面の各反射強度と累積平均閾値、移動平均値との関係を示す図である。図１１は、警報対象と非警報対象の分類処理の他例を示すフローチャートである。

鉱山の搬送エリアＡ（図１参照）には、搬送路脇に路肩が設置されることが多い。ダンプトラック１が搬送エリアＡを走行しながらミリ波レーダ２１で前方の障害物候補を検出すると、その検出時に遠方の路肩からの反射波を受信した検出値に続いて、同じＩＤの下で路面からの反射波を受信した検出値が登録されることがある。即ち、ミリ波レーダ２１が最初に検出した路肩と後から検出した路面とが区別できず、両者を同一の障害物候補として認識してしまうことがある。これは、路肩の検出値が路面の検出値に引き継がれることを意味する。そうすると、路面の反射強度の統計情報に、路肩の反射強度の統計情報が反映されて、路面からの反射強度の統計情報が路面のみの反射強度に基づく統計情報よりも大きい値で検出されることなり、路面の非障害物として分類する際の確度の低下が懸念される。

そこで、反射強度の統計情報として移動平均値ＲＩａｖｅｍを用いてもよい。ここでいう移動平均値とは、基準時刻、例えば現時刻を基準時刻とし、ここから遡って所定時間内に検出された反射強度の平均値である。移動平均値を用いることにより、過去に検出された路肩の検出値の影響を排除しやすくなる。例えば、図６のＩＤ＝ｎが付けられた障害物の反射強度の移動平均値を直近から４単位時間前までの平均値とした場合、下式（３）より求められる
（２＋１＋２＋３）／４＝２・・・（３）

ＩＤ＝ｎの検出値では、時刻０．６〜０．８の反射強度は５、６、４であり、その他の時刻の検出値よりも高いので、時刻０．６〜０．８の反射強度は、路面よりも反射強度が高い路肩からの反射波による検出値である可能性がある。累積平均値はこれらの反射強度５、６、４を含んで算出されるため、移動平均値に比べて高い値になる傾向がある（図１０参照）。これに対し、移動平均値の場合は基準時から遡って平均値の算出に取り込む時間（又はサンプル数）を定めることで、最新で検出した障害物候補とは異なる障害物候補からの反射強度の影響を低減し、障害物と非障害物との分類の精度を向上させることができる。

そこで反射強度フィルタ部５３は、図１１に示すように、反射強度情報に基づいた統計情報として、ミリ波レーダ２１で検出した障害物の反射強度の累積平均値、及び現在時刻から一定時間前の時刻までの平均となる移動平均値を算出し（Ｓ１１０１）、反射強度の累積平均値が累積平均閾値以上（Ｓ１１０２／ＹＥＳ）、かつ反射強度の移動平均値が移動平均閾値以上であれば（Ｓ１１０４／ＹＥＳ）、その障害物候補を障害物に分類し（Ｓ１１０６）、それ以外（Ｓ１１０２／ＮＯ、Ｓ１１０４／ＮＯ）は非障害物に分類する（Ｓ１１０３、Ｓ１１０５）。反射強度の累積平均値と累積平均閾値との比較処理（Ｓ１１０２）、及び反射強度の移動平均値と移動平均閾値との比較処理（Ｓ１１０２）の実行順序は逆でもよい。

図１１に示す障害物と非障害物との分類処理により、同一の障害物候補に対して、異なる障害物候補からの反射波による検出値が混在する場合にも、直近の反射波からの検出値を用いて統計情報を算出することにより、判定対象となる障害物候補とは異なる障害物候補からの検出値の影響を抑制して分類処理を行うことができる。これにより、分類処理の確度を高くすることができる。

障害物及び非障害物の判定処理の他例として、累積平均値、移動平均値及び移動分散値を併用してもよい。図１２及び図１３を参照して本例について説明する。図１２は、障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャートである。図１３は、車両、路面／路肩、及び路面の各反射強度と、第一累積平均閾値、第二累積平均値、及び移動平均値との関係を示す図である。

反射強度フィルタ部５３は、図１２に示すように、反射強度情報に基づいた統計情報として反射強度の累積平均値、現在時刻から一定時間前の時刻までの平均となる移動平均値、及び一定時間前の時刻までの分散となる移動分散値ＲＩｓｔｄｍを算出し（Ｓ１２０１）、反射強度の累積平均値が第二累積平均閾値ＲＩａｖｅ＿ｔｈ２以上（Ｓ１２０２／ＹＥＳ）、かつ反射強度の移動平均値が移動平均閾値以上（Ｓ１２０４／ＹＥＳ）、かつ反射強度の移動分散値が移動分散閾値ＲＩｓｔｄｍ＿ｔｈ以上（Ｓ１２０６／ＹＥＳ）であれば、障害物候補を障害物に分類し（Ｓ１２０８）、それ以外の障害物候補は（Ｓ１２０２／ＮＯ、Ｓ１２０４／ＮＯ、Ｓ１２０６／ＮＯ）、路面などの非障害物に分類する（Ｓ１２０３、Ｓ１２０５、Ｓ１２０７）。

上記第二累積平均閾値ＲＩａｖｅ＿ｔｈ２は、図７、図９、及び図１１の処理で用いた第一累積平均閾値ＲＩａｖｅ＿ｔｈ１よりも小さい値である（図１３参照）。従って、ステップＳ１２０２では、路面だけの検出値は非障害物に分類されるが（Ｓ１２０２／ＮＯ、Ｓ１２０３）、路面及び路肩の反射波が混在した検出値の累積平均値は第二累積平均閾値ＲＩａｖｅ＿ｔｈ２以上となり、路面及び路肩が障害物候補として残る。そこで、移動平均値及び移動分散値を併用して、路肩の反射波の影響を受けた路面が障害物に分類されることを抑止する。

すなわち、移動平均値を用いることにより、遠方で検出された路肩の検出値による影響を低減し、移動分散値を用いることで、車両のように反射強度の分散が大きいものと路肩や路面のように分散が小さいものとを分類する。

なお、図１２において、ステップ１２０２、ステップ１２０４、ステップ１２０６の実行順序は図１２の順に限定されず、任意の順序でよい。

障害物及び非障害物の分類処理の他例について図１４を参照して説明する。図１４は、障害物及び非障害物の分類処理の他例を示すフローチャートである。反射強度フィルタ部５３は、図１４に示すように、反射強度情報に基づいた統計情報として、累積平均値及び移動平均値を算出し（Ｓ１４０１）、反射強度の累積平均値が第一累積平均閾値以上である場合か（Ｓ１４０２／ＹＥＳ）、或いは反射強度の累積平均値が第二累積平均閾値以上第一累積平均閾値未満（Ｓ１４０２／ＮＯ，Ｓ１４０３／ＹＥＳ）であり、かつ反射強度の移動平均値が移動平均閾値以上（Ｓ１４０５／ＹＥＳ）である場合に、障害物候補を障害物に分類し（Ｓ１４０７）、それ以外は（Ｓ１４０３／ＮＯ、Ｓ１４０５／ＮＯ）非障害物に分類する（Ｓ１４０４、Ｓ１４０６）。

本例によれば、車両のように反射強度が比較的高い障害物候補は障害物に分類し、残った障害物候補のうち、比較的反射強度が低いもの（例えば路面だけの障害物候補）は非障害物として判定する。さらに残った障害物候補は移動平均値により判定を行うことで、遠方で検出された路肩や車両の影響を排除して、近くの路面をより確度高く非障害物に分類することができる。

図１４において、ステップ１４０３及びステップ１４０５の実行順序はどちらが先でもよい。

また障害物と非障害物との分類処理の他例として、図１４の分類処理に反射強度の移動分散値と移動分散値閾値との比較処理を追加してもよい。すなわち、図１５に示すように、反射強度フィルタ部５３は、反射強度情報を用いた統計情報として更に移動分散値を求め（Ｓ１５０１）、反射強度の累積平均値が第一累積平均閾値以上である場合（Ｓ１５０２／ＹＥＳ）か、或いは反射強度の累積平均値が第二累積平均閾値以上第一累積平均閾値未満（Ｓ１５０２／ＮＯ、Ｓ１５０３／ＹＥＳ）、かつ反射強度の移動平均値が移動平均閾値以上（Ｓ１５０５／ＹＥＳ）、かつ反射強度の移動分散値が移動分散閾値以上である場合（Ｓ１５０７／ＹＥＳ）は、障害物に分類し（Ｓ１５０９）、それ以外は（Ｓ１５０３／ＮＯ、Ｓ１５０５／ＮＯ、Ｓ１５０７／ＮＯ）、非障害物に分類する（Ｓ１５０４、Ｓ１５０６、Ｓ１５０８）。

さらに反射強度フィルタ部５３は、図１６に示すように、図１５の各ステップ（Ｓ７０１〜Ｓ１５０９）に加え、反射強度の累積平均値が第一累積平均閾値以上である（Ｓ１５０２／ＹＥＳ）と判定された障害物候補の移動平均値を、移動平均閾値と比較してもよい（Ｓ１６０１）。そして、移動平均値が移動平均閾値未満である場合（Ｓ１６０１／ＮＯ）は非障害物に分類し（Ｓ１６０２）、移動平均値が移動平均閾値以上である場合（Ｓ１６０１／ＹＥＳ）は、障害物に分類する（Ｓ１５０９）。

これにより、反射強度が強い障害物候補であっても、車両に特有な反射強度のバラつきが小さい場合には非障害物に分類されるので、車両などの障害物の分類確度をより高くすることができる。

以上により、本実施形態によれば、ダンプトラックはミリ波レーダのような外界認識装置により障害物候補を検出した場合に、障害物候補の走行速度に対して閾値を設けることで静止物と走行車両（障害物に相当する）を分類し、静止物に分類された障害物候補のうち、一定距離以下で初めて検出された静止物を非障害物として除外する。更に、静止物の反射強度の統計情報に閾値を設けて非車両である障害物を非障害物として排除することで障害物の検出精度を上げつつ、非障害物が障害物と検出されることを抑制する。これにより、無用な減速、停止、警報動作を減らすことができる。

上記実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない様々な変更態様は、本発明に含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

例えば、反射強度フィルタ部５３は、走行速度がゼロに近い静止物だけに対して適用するだけでなく、移動物、例えば走行車両に対しても同様に適用してもよい。

本実施形態に記載した構成は、鉱山車両に限らず、建設現場内を走行する車両や、一般自動車にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

１…ダンプトラック（鉱山用運搬車両）、２…外界認識装置、５…障害物判別装置、１０…管制サーバ

Claims (6)

1. オフロードダンプトラックにおいて、
   進行方向前方に向けて電磁波を照射し、障害物候補からの反射波を受信し、反射波の強度、自車から前記障害物候補までの距離、及び自車に対する前記障害物候補の相対速度を検出する外界認識装置と、
   自車の走行速度を検出する速度センサと、
   前記障害物候補の中から障害物と非障害物とを分類し、障害物と分類された障害物候補を障害物として出力する障害物判別装置と、を備え、
   前記障害物判別装置は、
   前記障害物候補の相対速度及び前記自車の走行速度に基づいて、当該障害物候補が静止物か否かを判定し、移動体として判定された障害物候補は障害物として出力する走行状態判定部と、
   前記静止物として判別された障害物候補のうち、当該障害物候補が最初に検出された距離が車両と非車両とを区別するために設けられた距離閾値未満である場合は前記障害物候補を出力対象外と判定する距離フィルタ部と、
   前記障害物候補が最初に検出された距離が前記距離閾値以上である場合に、前記障害物候補の反射波の強度を示す反射強度情報に基づく統計情報を算出し、当該反射強度情報に基づく前記統計情報が車両と非車両とを区別するために設けられた反射強度閾値未満である場合は前記障害物候補を出力対象外と判定し、前記反射強度閾値以上の場合は当該障害物候補を障害物として出力する反射強度フィルタ部と、を含み、
   前記反射強度フィルタ部は、前記障害物候補からの反射波が検出されてから現時点までに検出された反射強度情報を用いて算出された累積統計情報が累積情報閾値以上で、且つ現時点から所定期間遡った時点までの所定時間内に検出された反射強度情報を用いて算出された移動統計情報が移動統計情報閾値以上の場合は当該障害物候補を障害物として出力する、
   ことを特徴とするオフロードダンプトラック。
2. 請求項１に記載のオフロードダンプトラックにおいて、
   前記反射強度閾値は、車両からの反射強度と路面からの反射強度とを分離するために設けられた反射強度閾値である、
   ことを特徴するオフロードダンプトラック。
3. 請求項１に記載のオフロードダンプトラックにおいて、
   前記所定時間は、一つの障害物候補の反射強度情報に自車から遠方にある路肩からの反射波の反射強度情報と、自車の近くの路面からの反射波の反射強度情報とが含まれる場合に、前記自車の近くの路面からの反射波の反射強度情報だけを抽出できる時間である、
   ことを特徴するオフロードダンプトラック。
4. 請求項１に記載のオフロードダンプトラックにおいて、
   前記反射強度フィルタ部は、前記累積統計情報に対して、車両と非車両とを判別するための第一累積情報閾値、及びそれよりも値が小さい第二累積情報閾値を設定し、障害物候補の反射強度情報に基づく前記累積統計情報が前記第一累積情報閾値以上である場合か、前記累積統計情報が前記第二累積情報閾値以上で前記第一累積情報閾値未満であり、かつ前記移動統計情報が車両と非車両とを判別するための移動統計情報閾値以上である場合に、前記障害物候補を障害物として出力する、
   ことを特徴するオフロードダンプトラック。
5. 請求項１に記載のオフロードダンプトラックにおいて、
   前記反射強度情報の統計情報は、平均値及び分散値の少なくとも一つである、
   ことを特徴するオフロードダンプトラック。
6. 進行方向前方に向けて電磁波を照射し、障害物候補からの反射波を受信し、反射波の強度、自車から前記障害物候補までの距離、及び自車に対する前記障害物候補の相対速度を検出する外界認識装置、及び自車の走行速度を検出する速度センサを搭載する車両で用いられる障害物判別装置であって、
   前記障害物判別装置は、
   前記障害物候補の相対速度及び前記自車の走行速度に基づいて、当該障害物候補が静止物か否かを判定し、移動体として判定された障害物候補は障害物として出力する走行状態判定部と、
   前記静止物として判別された障害物候補のうち、当該障害物候補が最初に検出された距離が車両と非車両とを区別するために設けられた距離閾値未満である場合は前記障害物候補を出力対象外と判定する距離フィルタ部と、
   前記障害物候補が最初に検出された距離が前記距離閾値以上である場合に、前記障害物候補の反射波の強度を示す反射強度情報に基づく統計情報を算出し、当該反射強度情報に基づく前記統計情報が車両と非車両とを区別するために設けられた反射強度閾値未満である場合は前記障害物候補を出力対象外と判定し、前記反射強度閾値以上の場合は当該障害物候補を障害物として出力する反射強度フィルタ部と、を含み、
   前記反射強度フィルタ部は、前記障害物候補からの反射波が検出されてから現時点までに検出された反射強度情報を用いて算出された累積統計情報が累積情報閾値以上で、且つ現時点から所定期間遡った時点までの所定時間内に検出された反射強度情報を用いて算出された移動統計情報が移動統計情報閾値以上の場合は当該障害物候補を障害物として出力する、
   ことを特徴とする障害物判別装置。